基于交通环岛优化设计的问题研究

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1、基于交通环岛优化设计的问题研究摘要本文针对交通环岛的优化设计与交通信号灯的最优配时问题进行了建模与求解算法设计。首先，本文针对交通环岛的优化设计，运用交织段流量限制法的思想，求解出了环形交叉口的通行能力。其次对于信号灯最优配时问题，在有信号灯存在情况下，建立了环岛通行能力的优化模型。通过改进模型及其约束条件，得出与信号灯时间有关的线性规划模型，结合实际数据进行计算及相关软件的运行得出了信号灯最优配时方案。◎对于问题一:首先对环岛内部的通行能力进行研究，计算其交织段通行能力时，利用沃尔卓普公式，根据实际情况，将该模型进行修正，并运用了交织段流量限制法的思想，求出了环行交叉口的通行能力

2、。◎对于问题二：针对在有信号灯控制的环岛的通行能力及优化配时问题。通过实际数据，根据各自环岛上的车流量与总车流量的比值，计算出环各自的车道数分别为：2,3,1；即外环有1个车道，中环有3个车道，内环有有2个车道。此后，建立有信号灯控制下的通行能力优化模型。当交织段的车流量超过其通行能力时，在环岛上会出现堵塞现象，通过改进约束条件，再进行优化求解。此时可得到交叉口i的最优绿信比。通过计算最优绿信比来体现系统的最优通行能力。在设计优化配时情况下，先考虑在周期T内的状况通行能力的目标函数两边同时乘以T/3600(即的倍数)，又可得到另一个与信号灯有关线性规划模型。根据黄灯时间和系统的最小

3、信号周期，利用lingo进行优化求解，得出最优解即为周期T内各交叉口亮绿灯的最优时间。最后通过交叉口的优化配时，得到优化时方案：入口1到入口4的绿灯、黄灯和红灯的时间分别为：36s，43s，56s，29s；3s，3s，3s，3s；21s，14s，1s，38s；即为本文的信号灯配时方案。小组在研究交通信号灯控制时，提出结合车道分类和信号控制对环岛通行能力进行优化，对交通环岛的规划设计具有重要的指导意义。关键词：交叉口通行能力交织段流量限制绿信比信号配时优化方案106目录一、问题重述3二、问题分析三、模型假设.......................................

4、..........................................................................四、号说明....................................................................................................................5五、模型建立与求解5.1基于无信号控制时的环岛通行能力5.1.1模型准备工作（1）车辆进入环岛前的车流量分布特性（2）车头时距的分布特性5.1.2模型的建立5.1.3应用交流段流量限制法求解六、模

5、型检验与结果分析七、模型评价与推广八、模型优缺点九、参考文献十、附件106一、问题重述    在许多城市和社区都建立有交通环岛，既有多条行车道的大型环岛（例如巴黎的凯旋门和曼谷的胜利纪念碑路口），又有一至两条行车道的小型环岛。有些环岛在进入口设有“停车”标志或者让行标志，其目的是给已驶入环岛的车辆提供行车优先权；而在一些环岛的进入口的逆向一侧设立的让行标志是为了向即将驶入环岛的车辆提供行车优先权；还有一些环岛会在入口处设立交通灯（红灯会禁止车辆右转）；也可能会有其他的设计方案。这一设计的目的在于利用一个模型来决定如何最优地控制环岛内部，周围以及外部的交通流。该设计的目的在于可利用模

6、型做出最佳的方案选择以及分析影响选择的众多因素。解决方案中需要包括一个不超过两页纸，双倍行距打印的技术摘要，它可以指导交通工程师利用你们模型对任何特殊的环岛进行适当的流量控制。该模型可以总结出在何种情况之下运用哪一种交通控制法为最优。当考虑使用红绿灯的时候，给出一个绿灯的时长的控制方法（根据每日具体时间以及其他因素进行协调）。找一些特殊案例，展示你的模型的实用性。二、问题分析问题1的分析，我们将该问分解两方面，分步骤进行解决。一方面是无信号灯控制的环岛通行能力；其次是有信号灯控制的环岛通行能力。要求设计一个模型来控制交通环岛内部、周围以及外部的交通流。首先本文对环岛外部车流量的分布

7、特性进行了描述。即环岛外部的车流量服从参数为的泊松分布。在此基础上，对车头时距进行研究，得出车头时距在车流量服从泊松分布的前提下是服从负指数分布的。即外部车流量是一离散型分布，而车头时距则是一连续性分布。106在做好准备工作后，接着研究在无信号灯控制的环岛通行能力，首先提出了沃尔卓普模型，根据实际经验对该模型进行了修正，得到修正后的数学模型。利用其来计算环岛交织段的通行能力，应用交流段流量限制法，结合修正后的数学模型，计算出整个环形叉口的通行能力。问题2的分析，该问要